浅谈教室照明舒适度

By | 2020年7月24日

  依据《公民视觉衰弱陈诉》白皮书以及《2018年我国儿童青少年远视考察》后果,2012年我国5岁以上总人口中远视的总患病人数正在4.5亿阁下;2018年儿童青少年总体远视率为53.6%,小学阶段从一年级的15.7%添加到六年级的59.0%,而高中生以及年夜先生的远视患病率都超越70%。

  我国青少年远视患病率已居世界第一名。假如不无效的政策干涉,到2020年我国远视患病人数将达7亿。另外一方面,作为先生学习的次要场合,相称一局部教室的照明环境其实不达标。北京、上海、广州等年夜都会的考察都证明了这一近况。对这个成绩,2018年8月教育部等八部门印发《综合防控儿童青少年远视施行计划》,要修业校教室照明卫生规范达标率100%。各省市与地方签署《片面增强儿童青少年远视防控工作责任书》,并陆续出台了教室照明环境革新的政策。教室照明环境革新有相干国度及行业规范为根据,严格按规范执行、无需多言。

  明天咱们聊聊正在达标根底之上,教室照明的温馨度。有钻研标明,教室光环境关于晋升学习问题的奉献率高达21%,正在七年夜环境要素中占比最高(Barrett et
al., 2015)。因而,迷信的教室照明环境设计不只能够改善先生视力,更可以进步先生的学习绩效。

  影响教室照明温馨度的要素

  天然光

  很多钻研标明天然光不只更受先生欢送(Rittner and Robbin, 2002; Heschong, 2003; Earthman,
2004),并且适当的天然光安慰有助于预防远视(Yong Wong et al, 2015; Hidemasa Torii et al, 2016)。

  照度

  显然教室照明不成能仅靠天然光,必定需求人工照明。照度作为照明零碎最首要的目标之一,根本上列国都制订有相似的规范,例如:美国、英国、中国等国度都规则课桌桌面的均匀照度没有低于300
lux,但简直一切规范都不规则照度的下限。尽管很多钻研标明高亮度(如1000 lux)可以进步先生留意力(Sleegers et al., 2013;
Singh and Arora, 2014),然而适量的照明会诱发身材没有适以及眩光失能(Kim and Koga, 2005; Osterhaus,
2005)。

  照度平均度指的是规则外表上的最小照度与均匀照度之比,通常照度越平均视觉温馨度越高。相干规范规则课桌面的照度平均度没有低于0.7,黑板的照度平均度没有低于0.8。

  炫光温馨的照明环境要防止各种眩光,孕育发生眩光的缘由包罗亮渡过高、散布没有平均以及直射。国标规则教室的对立眩光值(UGR)小于眩莅临界值19。正在一些行业以及中央规范中,则有更为严格的规则,如没有高于16。

  频闪指的是因亮度或光谱散布随工夫的变动酿成的视觉以及非视觉影响。简直一切类型的光源均可能孕育发生频闪,但没有同类型的光源有没有同的频闪特色以及平安目标。国内上电气以及电子工程师协会IEEE、国内照明委员会CIE等对频闪的危害范畴有明白规则,我国的一些行业以及中央规范参考上述规范。需求阐明的是,光输入波形的频次年夜于3,125Hz就曾经超越人眼神经反响速率,因而检测时可罢黜查核(高频豁免)。

  蓝光危害蓝光危害是指光线中400-500nm蓝色波段正在亮渡过高时,惹起的眼睛缓和、委顿,长期照耀可能对视网膜造成伤害。依据相干国标以及国内规范,蓝光危害分为无风险、低风险(1类)、中风险(2类)以及高风险(3类)四个等级,因为蓝光危害正在亮度较高的时分才存正在,因而,关于亮度小于10,000cd/m2的灯具能够视为无危害等级,无需检测。

  显色指数(CRI)

  浅显地讲就是以天然光(或规范光源)为参考基准,正在人工照明环境中对物体色调的复原度。颜色与正在天然光下越靠近显色指数越高,视觉成果一定越好。最高值为100,象征着该光源与天然光照耀下显示的颜色齐全同样。相干规范要求一般教室的显色指数(Ra)没有低于80,而美术教室、多媒体教室投影区等非凡场所则要求没有低于90。

  色温(CCT)色温的界说没有太浅显易懂,这里咱们能够简略天文解为灯光的冷寒色度。色温的单元是“K”(开尔文),数值越年夜色度越“冷”,数值越小色度越“暖”。例如:3000K色温相似日出后的阳光,而5500K相似半夜的日光,一般荧光灯的色温约为6500K。

  从直观感触上,暖光会使人抓紧、寒光令人更苏醒以及专一。因而,餐厅、旅店多用低色温的暖光源,办公室多用高色温的寒光源。正在教室环境中,不少钻研证明了色温对先生学习绩效的影响。例如,Sleegers
(2013)的钻研标明正在高色温(6500K)照明环境中先生更能集中留意力;Yan
(2010)的试验后果则显示正在中等色温(4000K)环境中,先生的学习效率最高;Weesolowski
(2014)发现照明的丰厚变动可以进步小先生的交际行为;韩国科技院(KAIST)的两位学者(Choi and Suk,
2016)倡议关于简略、规范以及高认知负荷的流动倡议辨别采纳3500K,5000K以及6500K色温。

  被适度衬着的“蓝光”危害

  一段工夫对于“蓝光危害”的宣传惹起了社会的宽泛存眷,没有理解实在状况的一般平易近众乃至谈“蓝”色变,其实是被误导了。

  起首,无论是天然光仍是人工照明蓝光成份普遍存正在。从光生物平安角度看,一样的色温下及格的LED灯具孕育发生的蓝光其实不比其余类型的光源高,且远低于日光中的蓝光辐射剂量。

  其次,蓝光不成或缺。钻研标明,蓝光作为天然光的首要波段,关于调理人体生物节律以及代谢进程,放弃人体衰弱至关首要。

  第三,蓝光危害次要正在于过亮以及长期照耀,正所谓矫枉过正。亮度小于10,000cd/m2的灯具为无危害等级的免检产物,实际上年夜局部正轨厂家的LED教室灯均餍足这个规范。别的,正在实际应用进程中,依据教授教养流动灵敏地调理灯光洁度以及色温,比方课间劳动升高亮度、理科教授教养采纳寒色温(寒色温时蓝光成份更少),这样不只能无效缩小蓝光辐射,并且变换的照明环境也有助于加重眼委顿。

  被漠视的黑板照度平均度

  黑板是教授教养流动的首要对象,先生一样平常凝视黑板的工夫很长,很多先生反映黑板看久了会觉得模胡、眼睛胀痛,乃至头晕。黑板区域的照明对先生衰弱以及温馨度十分首要,国标规则黑板面的照度需求达到500
lux,然而愈加首要的黑板照度平均度却被不少人漠视了。黑板面积较年夜,假如照度没有平均,一块亮、一块暗,先生正在看黑板时瞳孔需求频仍调理,极易造成眼睛委顿。

  黑板灯的质量以及装置形式城市影响到黑板的照度平均度,因而,需求实地测试能力确定能否及格。相干国标对黑板照度平均度的丈量办法有明白规则。以规格4 m×
1.2 m的黑板为例,划分为0.4 m×0.4 m巨细的单位格,共10×3=30个,取单位格的中心地位为丈量点,下图所示:

  丈量每一个丈量点的照度(30个照度值),并较量争论均匀照度。用30个照度值中的最小值除了以均匀照度,便可患上出黑板的照度平均度。国标规则的黑板照度平均度没有低于0.8,也就是说,丈量点的最小照度值不克不及低于均匀照度的80%。

  色温与照度曲线

  畴前面临照度以及色温的引见中,咱们理解到:

  一、照度不克不及低于规范,但也没有是越年夜越好

  二、没有同色温关于先生有没有同影响

  色平和照度的组合正在一同对温馨度的影响就更复杂了,对此咱们能够借助色温与照度曲线(Kruithof’s
curve)做大抵评价。图形的反正坐标辨别是色平和照度,中部是色平和照度组合失当为温馨区,而其余区域则被以为没有温馨,此中左上区域偏偏红(色温低及照度高),右下区域则偏偏蓝(色温高及照度低)。因而,咱们正在设计教室照明模式时,应只管即便落正在中部温馨区内。

  场景化照明

  跟着教授教养流动愈来愈丰厚多样,对场景化教授教养的需要也愈来愈强。另外一方面,相干钻研标明没有同的亮度、色温关于没有同的教授教养流动有没有同的影响,依据详细的教授教养场景抉择合适的照明参数,可以进步先生的学习绩效。加拿年夜滑铁卢年夜学的钻研小组正在相干文献中缀言“教室照明钻研已进入场景化阶段”(Sun
et al,
2018)。例如,理科教授教养采纳较寒色温可晋升先生的发明性思想;文科教授教养采纳较冷色温先生会更专一;课间采纳低亮度、寒色温有助于先生劳动抓紧,下节课更高效;分组教授教养时,经过分区亮度管制能起到促成组内互动、缩小组间滋扰的成果。

  最初,正在设计场景化照明模式时,别忘了尽可能落正在Kruithof曲线的温馨区内。

  总结

  综上所述,正在抉择以及设计教室照明时可依照下表进行考量,正在确保达标底线的根底上,也力图餍足温馨度要求,给先生一个衰弱、温馨、高效的教室光环境。

  参考文献Barrett, P., Davies, F., Zhang, Y., & Barrett, L. (2015). The
impact of classroom design on pupils' learning: Final results of a holistic,
multi-level analysis. Building and Environment, 89, 118-133.

  Earthman, G. I. (2004). Prioritization of 31 criteria for school building
adequacy. Baltimore, MD: American Civil Liberties Union Foundation of
Maryland.

  Heschong, L. (2003). Windows and classrooms: A study of student performance
and the indoor environment. California Energy Co妹妹ission.

  Kim, W., & Koga, Y. (2005). Glare constant Gw for the evaluation of
discomfort glare from windows. Solar Energy, 78(1), 105-111.

  Osterhaus, W. K. (2005). Discomfort glare assessment and prevention for
daylight applications in office environments. Solar Energy, 79(2), 140-158.

  Rittner, H., & Robbin, M. (2002). Color and light in learning. School
Planning & Management, 41(2), 57–58.

  Singh, M. P., & Arora, R. (2014). Classroom Illuminance: Its impact on
Students’ Health Exposure & Concentration Performance. In User Centered
Design and Occupational Wellbeing–Proceedings of International Ergonomics
Conference HWWE2014. McGraw Hill Education (Prof) (pp. 704-708).

  Sleegers, P. J. C., Moolenaar, N. M., Galetzka, M., Pruyn, A., Sarroukh, B.
E., & Van der Zande, B. (2013). Lighting affects students’ concentration
positively: Findings from three Dutch studies. Lighting research &
technology, 45(2), 159-175.

  孙宝石, 曹石, & 李宗臣. (2018). 学习绩效与教室照明环境钻研述评. 使用心思学, 24(4), 291-303.

  严永红, 关杨, 刘想德, & 刘炜. (2010). 教室荧光灯色温对先生学习效率以及生理节律的影响. 土木修建与环境工程, 32(4),
85-89.

编纂:李杰